Nondestructive assay of plutonium and minor actinide in spent fuel using nuclear resonance fluorescence with laser Compton scattering -rays

レーザーコンプトン散乱線による核共鳴蛍光散乱を用いた使用済燃料中のプルトニウム及びマイナーアクチノイドの非破壊分析法

早川 岳人; 菊澤 信宏 ; 羽島 良一; 静間 俊行; 西森 信行; 藤原 守; 瀬谷 道夫

Hayakawa, Takehito; Kikuzawa, Nobuhiro; Hajima, Ryoichi; Shizuma, Toshiyuki; Nishimori, Nobuyuki; Fujiwara, Mamoru; Seya, Michio

水中に置かれた使用済核燃料中のU, Puやマイナーアクチノイドを非破壊計測する手法を提案する。これらは、レーザーコンプトン散乱線による核共鳴蛍光散乱(NRF)を用いて計測される。個々の同位体によって異なるNRF散乱線のエネルギーが得られるので、同位体を識別することができる。われわれはこのために、Ybドープファイバーレーザーとエネルギー回収型リニアックを用いた高輝度線源をデザインした。この光源を用いた場合の計測について、シミュレーションを行ったところ、1%のPuを含む使用済燃料に対して4000秒の計測時間で、燃料に含まれる全Puの量を統計誤差2%以下で計測できるとの結論を得た。

We propose a new nondestructive assay method for U, Pu, and minor actinides in spent nuclear fuel assembly in a water pool. Nuclear fuel materials are detected using nuclear resonance fluorescence (NRF) with laser Compton scattering (LCS) -rays. The NRF assay can provide a finger print of each isotope since the NRF -ray energy is characteristic of a specific nuclide. We design a high-flux LCS -ray source, in which -rays are generated by collision of laser photons provided from Yb-doped fiber laser and electrons from energy recovery linac. A simulation calculation shows that we can detect 1% fraction Pu in all the fuel rods with statistical error lower than 2% using the high flux LCS -ray source and the measurement time of 4000 s.